NATURA MONTENEGRINA, PODGORICA, 1, 2002, 241-246
NATURA MONTENEGRINA, PODGORICA, 1, 2002, 241-246
NATURA MONTENEGRINA, PODGORICA, 1, 2002, 241-246
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
<strong>NATURA</strong> <strong>MONTENEGRINA</strong>, <strong>PODGORICA</strong>, 1, <strong>2002</strong>, <strong>241</strong>-<strong>246</strong><br />
UDK 591.423:599.735.579 (045) = 861<br />
MIKROORGANIZMI STOČNE HRANE I BURAGA PREŽIVARA<br />
KAO BIOTEHNOLOŠKI ČINIOCI NJENE PROIZVODNJE I STEPENA<br />
ISKORIŠĆENJA<br />
Dragutin ĐUKIĆ 1) i Leka MANDIĆ 2)<br />
S i n o p s i s<br />
U radu se ukazuje na značaj blagovremene primene odgovarajućih biotehnoloških<br />
postupaka u toku pripreme i upotrebe stočne hrane, kako bi se poboljšala njena hranljiva<br />
vrednost i isključila mogućnost razvoja toksikogenih i drugih mikroorganizama sa izraženom<br />
truležnom, mutagenom i kancerogenom aktivnošću. Istovremeno se ukazuje na ulogu i značaj<br />
mikroorganizama u transformaciji celuloze hemiceluloze, lignina, pektina, skroba, masti,<br />
belančevina i drugih hranljivih materija u buragu.<br />
S y n o p s i s<br />
THE FORAGE AND THE FIRST RUMINANT'S STOMACH MICROORGANISMS AS<br />
BIOTECHNOLOGICAL FACTORS OF FORAGE PRODUCTION AND UTILIZATION LEVEL<br />
This paper points to significance of timely using appropriate biotechnological activities<br />
over preparing and using forage to improve its nutritional value and prevent development of<br />
toxigenic and other microorganisms with expressed rot, mutagenic and cancerous impact. That<br />
microorganisms take an important role in transforming cellulose, chemicehulose, lignin,<br />
pectin, starch, fats, proteins and other nutritive substances in the first ruminant' stomach, has<br />
also been pointed out.<br />
UVOD<br />
Rastuće potrebe stanovništva Zemlje za većom količinom i boljim kvalitetom hrane,<br />
uslovile su intenziviranje uvođenja novih biotehnoloških postupaka u oblasti proizvodnje<br />
stočne hrane i poboljšanja mikrobnog ekosistema buraga. U krmnom balansu životinja veliki<br />
udeo zauzimaju gruba i sočna krmiva. Ona su važni izvori belančevina, masti, ugljovodonika,<br />
1) Prof. Dr Dragutin ĐUKIĆ, Agrononmski fakultet ČAČAK.<br />
2) Mr Leka MANDIĆ, Agronomski fakultet, ČAČAK
242<br />
Natura Montenegrina, 1/<strong>2002</strong>.<br />
makro- i mikroelemenata, karotina i drugih hiranljivih materija. U toku pripreme krmiva<br />
njihovi gubici dostižu znatne razmere: pri siliranju 40% a pri senažiranju oko 20%. To se u<br />
prvom redu odnosi na krmiva koja se pripremaju na tradicionalan način (poljsko sušenje uz<br />
čuvanje sena u plastovima i stogovima, siliranje u tranšejama sa vlažnošću 75% i više).<br />
Mikroorganizmi stočne hrane. Kvalitet grubih i sočnih krmiva se bitno snižava pod uticajem<br />
gljiva (S a l i k o v, 1979). Gljive rodova Aspergillus i Penicillium se razvijaju pri vlažnosti<br />
20% i više. Sa daljnjim povećanjem vlažnosti razvijaju se Fusarium i Altemaia (mukome), a<br />
pri još većoj vlažosti Trichoderma. Mnogi metaboliti ovih gljiva su toksični i smanjuju<br />
proizvodnu funkciju životinja. Na primer, metaboliti nesavršene gljive Stachybotrys altemans<br />
izazivaju oboljenje sluzokože usta, usana i kože koja se na njih nastavlja<br />
(stahiobotritoksikoza). Visoko aktivni toksin, koji napada nervni sistem, produkuje anaerobna<br />
bakterija Clostridium botulinum (botulizam). Gljive iskorišćavaju ugljovodonike, proteine,<br />
aminokiseline i druge organske materije, što snižava hranljivu vrednost krmniva. Radi boljeg<br />
očuvanja krmiva i povećanja sadržaja hranljivih materija u njima primenjuju se savremene<br />
tehnologije - presovanje sena, aktivna ventilacija, prevođenje slame u granule i brikete,<br />
proizvodnja travnog brašna, priprema smesa uz primenu visokih temperatura a ponekad i<br />
visokog pritiska.<br />
Jedan od najvažnijih načina konzerviranja krmiva je siliranje. Pri tome se biljna masa<br />
čuva u vlažom stanju u specijalnim spremištima. Krmivo, više ili manje jako presovano, pri<br />
otežanom pristupu vazduha podvrgava se vrenju. Ono dobija kiseo ukus, postaje mekše,<br />
delimično menja boju, dobija mrku nijansu i zadržava sočnost (M i š u s t i n i E m c e v, 1980).<br />
Pri siliranju nastaje kiselina koja je rezultat mikrobiološkog previranja ugljovodonika<br />
biljne mase. Taj proces zakiseljavanja se može podeliti na nekoliko faza. Prva od njih - faza<br />
razvoja mešane mikrobne populacije karakteriše se burnim razvojem raznovrsnih grupa<br />
mikroorganizama unesenih sa krmivom u silosno spremište. Ta faza je obično kratkotrajna i sa<br />
njenim završetkom sredina se podkišeljava, stvaraju se anaerobni uslovi, suzbija se aktivnost<br />
velikog broja mikroorganizama, pa i truležnih. U drugoj fazi - fazi glavnog vrenja, osnovnu<br />
ulogu imaju mlečno-kisele bakterije, koje od ugljovodonika produkuju mlečnu i u manjoj meri<br />
sirćetnu kiselinu. Ove kiseline se dobro usvajaju od strane životinja i kod istih pobuđuju<br />
apetit. U prvoj etapi te faze obično preovladavaju koke, koje se kasnije smenjuju štapićastim<br />
mlečnim bakterijama, koje su otpornije na kiseline. Medu tipične mlečne bakterije ubrajaju se<br />
Streptococcus lactis, S. thermophylus, Lactobacillus plantarum (Streptobacterium plantarum),<br />
Lactobacillus brevis i Betabacterium breve. Ovi mikroorganizmi su fakultativni anaerobi (Z<br />
u b r i l i n i M i š u s t i n, 1958.; B a r b a š o v a, 1964; F e d u l i n a, 1974). Treća - krajnja<br />
faza vrenja karakteriše se postepenim odumiranjem izazivača mlečno-kiselinskog vrenja.<br />
Mlečna kiselina, čija koncentracija u silaži počinje da raste, uništava same mlečne bakterije.<br />
Na taj način, siliranje ulazi u prirodnu završnicu.<br />
U silaži se, takođe, mogu razmnožavati i acidostabilni kvasci, koji bitno ne snižavaju<br />
kvalitet krmiva. Masovno razmnožavanje kvasaca u silaži nije poželjno, jer usvajaju šećer a<br />
ne stvaraju kisele proizvode. U pravilno pripremljenoj siliranoj masi kvasci se razmnožavaju<br />
dosta slabo, što se objašnjava niskim nivoom oksido-redukcionog potencijala, kojeg u silaži<br />
grade mlečne bakterije.<br />
Buterne bakterije, koje se takode nalaze u silaži, su strožiji anaerobi ali su nepostojane<br />
na visoku kiselost i prestaju se razvijati već pri pH blizu 4,7-5, što je karakteristično za<br />
većinu truležih bakterija. Buterno vrenje je krajnje nepoželjno zbog neprijatnog mirisa
ĐUKIĆ, D. et al: Mikroorganizmi stočne hrane<br />
buterne kiseline (životinje nerado jedu takvu hranu). Osim toga, izazivači buternog vrenja<br />
dovode do truležih procesa na belančevinama, što za sobom povlači kvarenje krmiva.<br />
U biljnoj masi koja se silira često se nalaze crevne bakterije. U početku siliranja njihov<br />
broj je dosta značajan, da bi se zatim brzo smanjivao sa porastom kiselosti.<br />
Važan zadatak biotehnologije u oblasti proizvodnje stočne hrane je regulisanje<br />
mikrobioloških procesa u toku pripreme krmiva. Jedan od najefikasnijih načina povećanja<br />
kvaliteta silaže je primena kvasne mase koju čine čiste kulture mlečnih bakterija. Unesena<br />
kvasna masa intenzivira proces siliranja, suzbija razvoj truležnih mikroorganizama, povećava<br />
kvalitet silaže, doprinoseći očuvanju hranljivih materija, pa i proteina i vitamina, a takođe<br />
poboljšanju sastava organskih kiselina (M a k a r o v a, 1964; F e d u l i n a, 1974).<br />
U cilju poboljšanja siliranosti slabo zakvašenih krmiva upotrebljavaju se puferne<br />
kiselinske smese u čiji sastav ulaze različite mineralne i organske kiseline (na primer mravlja)<br />
a, takođe, preparat amilaze i neke druge materije.<br />
Mikroorganizmi buraga. Efekat iskorišćavanja stočne hrane u znatnoj meri zavisi od<br />
aktivnosti mikroorganizama gastrointestinalnog trakta. Naročito važnu ulogu u varenju stočne<br />
hrane kod goveda i ovaca imaju mikrobne populacije buraga.<br />
Burag se može uporediti s visokoefektivnim sistemom kontinuelne kultivacije<br />
anaerobnih mikroorganizama. Oni preživarima u znatnoj meri obezbeđuju izvore energije,<br />
nezamenljive aminokiseline i B grupu vitamina. U buragu se grubo krmivo, bogato celulozom,<br />
podvrgava intenzivnoj mikrobnoj razgradnji koje rezultira stvaranjem lako usvojivih ugljenih<br />
hidrata.<br />
Burag preživara je osnovni deo njihovog digestivnog trakta. U toku mikrobiološke<br />
fermentacije u njemu se hidrolizuje 70-80% ukupne suve materije stočne hrane (B r y a n t,<br />
1970). Nesvareni ostaci i mikrobne ćelije prelaze zatim u mrežavac i listavac i na kraju u<br />
sirište.<br />
Burag je jedan od najintenzivnije proučavanih mikrobnih ekosistema. Mnogi specifični<br />
mikroorganizmi, koji omogućavaju varenje i usvajanje glavnih komponenata krmiva, na<br />
primer, celuloze i belančevina, su već identifikovani i njihovo srazmerno učešće je dobro<br />
izučeno (P i v n j a k, 1976; T a r a k a n o v, 1981). Slabije je objašnjena biohemija tih procesa<br />
i fiziologija mikroorganizama buraga. Nije, takođe, izučena genetika bakteria iz buraga,<br />
medutim, ovde mogu pomoći dosta široka saznanja o E. coli.<br />
Osnovna grupa mikroorganizama buraga su bakterije, kojih u 1g njegovog sadržaja ima<br />
na milijarde (E n n i s o n i L u i s, 1962). Ovaj pokazatelj jako varira - od 10 7 do 10 12 u 1 ml<br />
sadržaja (O r t h i K a u f m a n n, 1961). U buragu krave nalazi se od 4 do 7kg bakterijske<br />
mase, tj. oko 10% sadržaja buraga čini biomasa mikroorganizama.<br />
Jedna od važnijih funkcija mikroorganizama u buragu je vrenje ugljenih hidrata. S<br />
biljnom hranom životinje upotrebljavaju velike količine celuloze, hemiceluloze, lignina,<br />
pektina, skroba i drugih polisaharida, a takođe, oligosaharida, glukozida i glukouronida.<br />
Sluzasti omotač buraga preživara ne stvara enzime, pa se vrenje u njemu odvija zahvaljujući<br />
mikroorganizmima. Celulolitski mikroorganizmi su predstavljeni bakterijama rodova<br />
Ruminococcus (R. flavefaciens i R. albus). Većina kultura hidrolizuje celulozu i ksilan,<br />
previre glukozu, fruktozu, laktozu i manozu. Drugi aktivni razarači celuloze u buragu<br />
preživara su Bacteroides, Butyrivibrio, Clostridium, Eubacterium, a takode, protozoe roda<br />
Diplodinium i podrodova Eudiplodinium, Polyplastron i dr.<br />
243
244<br />
Natura Montenegrina, 1/<strong>2002</strong>.<br />
Hemiceluloza se u velikim količinama nalazi u grubom krmivu. Vršena su detaljna<br />
ispitivanja njene razgradnje čistim kulturama bakterija iz buraga (C o e n i D e h o r i t y,<br />
1970; D e h o r i t y, 1973).<br />
Bakterijama, koje hidrolizuju hemicelulozu, pripadaju Eubacterium sp., Bacteroides<br />
ruminocola, B. fibrisolvens, B. flavefaciens i B. albus. Sposobnost hidrolize hemiceluloze<br />
svojstvena je i nekim protozoama buraga (na primer, Entodinium, Polyplastron,<br />
Ophryoscolex).<br />
Pektine, važne sastavne delove biljnih tkiva, brzo fermentišu bakterije buraga, kao i<br />
neke protozoe. Sposobnost iskorišćavanja pektina utvrđena je za Lachnospira multiparis, B.<br />
succinogenes, B. ruminocola, B. fibrisolvens i Streptococcus bovis, Succinivibrio<br />
dextrinosolvens, E. cellulosolvens i dr.<br />
Hidrolizu skroba vrše α- ili β- amilaza, koje produkuju najraznovrsniji mikroorganizmi.<br />
Najaktivniji među njima su Bacteroides amilophylus, Str. bovis, Succinimonas amylolytica i S.<br />
dextrinosolvens, kao i predstavnici rodova Butyrivibrio, Selenomonas i Eubacterium (H u n- g<br />
a t e, 1966). U korišćenju skroba aktivno učestvuju protozoe buraga. Enzimi, odgovorni za<br />
previranje skroba i njegovih derivata, su dobro proučeni kod Entodinium, Eudiplodinium,<br />
Epidinium, Isotricha (H u n g a t e, 1966).<br />
Previranje mono- i disaharida u buragu vrše praktično svi mikroorganizmi. Tipični<br />
potrošači šećera su spirohete roda Borellia (H u n g a t e, 1966), mlečne bakterije (mnoge vrste<br />
roda Lactobacillus), Selenomonas ruminantium, Str. Bovis, Eubacterium ruminantium,<br />
Bacteroides sp.<br />
Masne kiseline, koje se stvaraju u toku života bakterija, životinje koriste kao izvore energije<br />
i u biosintetskim procesima, a takođe su i stimulatori rasta niza bakterija buraga.<br />
Kiseline iz buraga mogu koristiti predstavnici bakterija S. ruminantium subsp. lactilytica,<br />
Veillonella alcalescens, Megasphaera elsdenii, Vibrio succinogenes i dr.<br />
Metan u buragu preživara stvaraju uglavnom Methanobacterium ruminantium i<br />
Methanobacterium mobile. Stvaranje metana je nepoželjno jer se na njega troši oko 8-10%<br />
ukupnih zaliha energije stočne hrane.<br />
Hidrolizu belančevina u buragu obavljaju proteolitske bakterije Butyrivibrio sp,<br />
Succinovibrio sp, S. ruminantium var. lactilytica, Borellia sp, Bacteroides sp. i protozoe -<br />
Entodinium sp, Eudiplodinium, Ophryoscolex.<br />
Masti, koje sa hranom dolaze u burag, podvrgavaju se hidrolitičkom cepanju od strane<br />
Epidinium ecaudatum, Eudiplodinium maggii, Ophryoscolex caudatum, Polyplastron<br />
multivesiculatum, Entodinium caudatum (B a i l e y i H o w a r d, 1963).<br />
ZAKLJUČAK<br />
Interesantna je mogućnost primene metoda genetskog inžinjeringa za poboljšanje<br />
mikrobnog ekosistema buraga. Pri tome se mogu postaviti takvi ciljevi kao što su povećaanje<br />
koeficijenta usvajanja hrane, suzbijanje nepoželjnog metabolizma i patogenih<br />
mikroorganizama, sinteza korisnih materija i drugi.<br />
Na tom putu treba savladati veliki broj ozbiljnih poteškoća (S m i t h i H e s p e l l,<br />
1983). Metode sinteze DNA i kloniranja gena omogućavaju da se ekosistem buraga i procesi<br />
fermentacije menjaju i usmeravaju putem genetičkih modifikacija. Moguća je regulacija<br />
procesa degradacije složenih hranljivih materija stočne hrane, sastava proizvoda vrenja i čak<br />
sastava vrsta mikroorganizama (T h e a t h e r, 1985). Tako, na primer, varenje celuloze, kao
ĐUKIĆ, D. et al: Mikroorganizmi stočne hrane<br />
osnovne komponente biljne hrane, obavlja se u buragu samo u granicama od 40-65%. Ovaj<br />
procenat se može povisiti introdukcijom bakterija sa visokom celulolitskom aktivnošću, koje<br />
mogu biti sazdane na bazi genetske modifikacije tipičnog predstavnika mikroba buraga. Na<br />
isti način može se postići veća sinteza korisnih materija (aminokiselina, vitamina i tome<br />
slično).<br />
Perspektive genetskog inžinjeringa u toj oblasti mnogo obećavaju, iako su njegove<br />
trenutne mogućnosti sasvim ograničene usled nedostatka znanja u oblasti biohemije,<br />
fiziologije, genetike i ekologije mikroorganizama buraga.<br />
L I T E R A T U R A<br />
B a i l e y, R. W., H o w a r d, B. H. (1963): The biochemistry of rumen protozoa. 6. The<br />
maltases of Dasytricha ruminantium, Epidinium ecaudatum (Grawley) and Entodinium<br />
candatum. Biochem. Y., 86, 447.<br />
B a r b a š o v a, N. M. (1964): Mikrobiologičeskie processi pri silosovanii kukuruzi v kurganah.<br />
Rolj mikroorganizmov v povišenii effektivnosti kormov i produktivnosti<br />
životnovodstva. L.: Kolos, s. 12-23.<br />
B r y a n t, M. P. (1970): Anc. Y. Clinic. Nutrit., 23, 11, 1440.<br />
C o e n, Y. A., D e h o r i t y B. A. (1970): Degradation and utilization of hemicerllose from<br />
intact forages by pure cultures of rumen bacteria. Appl. Microbiol., 20,3, 362-365.<br />
D e h o r i t y B. A. (1973): Hemicellulose degradation by rumen bacteria. Fed. Proc. Fed.<br />
Amer. Soc. Exp. Biol., 32, 7, 1819.<br />
E n n i s o n, E. F., L j j u i s D. (1962): Obmen vešćestv v rubce. M.: Seljhozizdat, s. 65.<br />
F e d u l i n a, N. N. (1964): Vlijanie bakterialjnoj zakvaski na kačestvo silosa iz kukuruzi s<br />
dobavkoj vikogo rohovo - ovsjanoj smesi i proverka jevo effektivnosti na podsvinkah.<br />
Rolj mikroorganizmov v povišenii effektivnosti kormov i produktivnosti<br />
životnovodstva. L.: Kolos, s. 35-41.<br />
F e d u l i n a, N. N. (1974): lzmenenie mikroflori i biohimičeskih pokazatelej pri<br />
konservirovanii sirja (zeljonoj massi) ponižennoj vlažnosti. Puti intensifikacii<br />
kormoproizvodstva. M.: Kolos, s. 448-452.<br />
H u n g a t e, R. E. (1966): The rumen and its microbes. N.-Y., L.: Acad. Press, 533.<br />
M a k a r o v a, M. M. i dr. (1964): Mikrobiologičeskie processi pri silosovanii kormovih<br />
bobov. Rolj. mikroorganizmov v povišenii effektivnosti kormov i produktivnosti<br />
životnovodstva. L.: Kolos, s. 35-41.<br />
M i š u s t i n, E. N., E m c e v, V. T. (1980): Mikrobiologija. M-: Kolos, s. 351.<br />
O r t h, R. W, K a u f m a n n, W. (1961): Die Verdauung im pansen und ihre Bedeutung für die<br />
Futterung der Wiederkauer. Stand der Forchung und ihre Auswertung für die Praxis.<br />
Hamburg - Berlin. Verlag Paul Parey, 90.<br />
P i v n j a k, I. G. (1976): Mikrobiologija buraga. Uspehi mikrobiologii, Vip. 11, S. 190-207.<br />
245
<strong>246</strong><br />
Natura Montenegrina, 1/<strong>2002</strong>.<br />
S a a o v, M. I. (1979): Vlijanie mikroflori na kačestvo kormov, Životnovodstvo, N-7, s. 42-44.<br />
S m i t h, C. Y., H e s p e l l R. B. (1983): Prospects of the development and use of recombinant<br />
deoxyribonucleic acid techniques with ruminal bacteria. Y- Dairy Sci., 66, 1536-1583.<br />
T a r a k a n i v, B. V. (1981): Mikroflora rubca i ego metaboličskie funkcii. Uspehi<br />
mikrobiologii, vip. 16, s. 193-214.<br />
T h e a t h e r, R o n M. (1995): Application of gene manipulation to rumen microflora. Can. J.<br />
Anim. Sci., 65, 563-574.<br />
Z u b r i l i n, A. A, M i š u s t i n, E. N. (1959): Silosovanie kormov (teorija voprosa). M: Izd-vo<br />
AN SSSR.<br />
Primljeno: 28. 10. 1999.